Les turbulences dans le vent solaire et les magnétosphères planétaires
Le vent solaire qui part du Soleil dans toutes les directions à une vitesse dépassant souvent les 400 km/s est décrit par la magnétohydrodynamique à de grandes échelles. Cette description complexe doit inclure des processus collectifs et dissipatifs, dans lesquels de l'énergie est transférée des grandes échelles aux plus petites échelles. La manière dont les turbulences se développent et dont la cascade d'énergie se termine et la façon dont l'énergie est partitionnée entre les grandes et les petites échelles faisaient partie des questions restant encore en suspens auxquelles le projet STORM (Solar system plasma turbulence: Observations, intermittency and multifractals), financé par l'UE, visait à répondre. Les réponses à ces questions sont essentielles pour comprendre les processus d'accélération des particules et de chauffage du plasma dans la couronne solaire et le vent solaire, ainsi que d'autres plasmas astrophysiques. Les observations d'engins spatiaux européens comme Ulysses dans le vent solaire et Cluster et Venus Express dans les environnements de plasma planétaires ont apporté des informations intéressantes sur les fluctuations du plasma et les champs qui décrivent l'état turbulent de la matière ionisée dans le système solaire. Les chercheurs du projet STORM ont utilisé différentes approches pour analyser la structure et la topologie de ces fluctuations dans plusieurs régions du système solaire. Outre le vent solaire, ils ont observé les turbulences qui se développent à l'interface des magnétosphères de Vénus, de la Terre, de Saturne et du vent solaire. Des mesures à haute résolution temporelle du plasma et du champ magnétique des satellites Cluster, Venus Express, Giotto et Cassini ont permis d'analyser les plus petites échelles jamais explorées dans le vent solaire. Par ailleurs, des modèles avancés basés sur une approche statistique, comme la géométrie (multi)fractale, pourraient être testés de manière créative pour porter une nouvelle lumière sur des processus universels comme les turbulences. L'un des principaux résultats du projet STORM est une bibliothèque de logiciels pour l'analyse de données non linéaire qui rassemble des méthodes permettant de révéler la structure des turbulences. La bibliothèque comprend des méthodes allant des analyses d'ordre inférieur, comme l'analyse de densité spectrale de puissance, aux analyses d'ordre supérieur, comme les fonctions de distribution fréquentielles et les multi-fractales. Il s'agit d'un outil polyvalent qui peut ingérer un large spectre de données d'engins spectraux et de données synthétiques. Les outils d'analyse de données peuvent être téléchargés gratuitement depuis le site web du projet et utilisé pour analyser de manière efficace des séries temporelles, fournies par des bases de données STORM, ou issues d'autres missions spatiales passées, en cours ou même futures. Les résultats scientifiques obtenus au cours du projet STORM ont contribué à tracer un tableau plus complet des turbulences dans les plasmas de système solaire. Toutes les nouvelles informations fournies à propos des turbulences dans le vent solaire et les magnétosphères planétaires ouvriront de nouvelles fenêtres sur des défis sociétaux comme la météorologie spatiale et/ou le comportement instable des plasmas dans les centrales à fusion.
Mots‑clés
Turbulences, vent solaire, turbulence de plasma, magnétohydrodynamique, STORM, multifractales
